一种基于液体化合物生产的多级精馏塔监测管理系统的制作方法

本发明属于多级精馏塔分离化合物的监测调控领域，涉及到一种基于液体化合物生产的多级精馏塔监测管理系统。

背景技术：

1、多级精馏塔在液体化合物生产中扮演着至关重要的角色，多级精馏塔的运行状态对产品纯度和产量有直接影响，通过监控管理多级精馏塔的温度、气压状态，可以及时发现和解决生产过程中的潜在问题，避免不必要的停机和生产损失。同时，还可以提供实时数据和报警信息，帮助操作人员了解精馏塔的运行情况，有效地优化操作参数，提高生产效率。

2、由于多级精馏塔内液体化合物的流动特性，使得精馏塔内不同位置产生的液位和气相组分均不相同，故而在分离过程中需对精馏塔内不同位置的控制参数进行针对性调控，然而现有的多级精馏塔在生产过程中缺乏对塔内分离条件进行实时监测和实时调控的功能，在许多精馏塔的操作中，分离条件的控制参数通常是根据定期的样品分析和模型预测来确定，并预先对控制参数进行调设，而不是对其进行实时监测和调控，使得多级精馏塔在生产过程中无法根据实际分离情况进行针对性的控制参数调整。

技术实现思路

1、鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种基于液体化合物生产的多级精馏塔监测管理系统。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明提供一种基于液体化合物生产的多级精馏塔监测管理系统，该系统包括：塔板筛选模块，用于获取氯丙基三氯硅烷液体化合物的生产需求，筛选多级精馏塔的精馏级数，得到各级精馏塔，进而对各级精馏塔进行编号，i表示精馏塔级数编号，i＝1,2,...,a。

3、化合物分离效果监测模块，用于获取进入第一级精馏塔的液体物料总流量，实时分析各级精馏塔的化合物分离系数，进而对各级精馏塔的冷凝温度进行调控。

4、加热温度监测调控模块，用于监测各级精馏塔对应各塔板位置的液位高度和气相组分浓度，评估各级精馏塔液相和气相的分布稳定系数，进而对各级精馏塔的加热温度进行调控。

5、气压分布监测模块，用于采集各级精馏塔的热成像图片，评估各级精馏塔的气压分布异常指数，进而对各级精馏塔的气压分布状态进行预警。

6、数据库，用于存储各种液体化合物在各目标纯度对应各目标产量下的精馏塔级数、以及各级精馏塔对应标准分离率、标准出料比例、适宜温度，存储各种液体化合物对应各气相组分在单位高度差下的基础浓度偏差。

7、具体实施方式例中，所述筛选多级精馏塔的精馏级数方法为：从氯丙基三氯硅烷液体化合物的生产需求中提取目标纯度和目标产量，基于数据库中各种液体化合物在各目标纯度对应各目标产量下的精馏塔级数，对比得到氯丙基三氯硅烷液体化合物在目标纯度对应目标产量下的精馏塔级数。

8、具体实施方式例中，所述分析各级精馏塔的化合物分离系数，步骤如下：测量各级精馏塔对应冷凝装置的气体进料流量、成品液体出料流量和粗品气体回流流量，将各级精馏塔的成品液体出料流量与第一级精馏塔的液体物料总流量之间的比值记为各级精馏塔的分离率k1i。

9、获取各级精馏塔的出料比例其中k1表示第一级精馏塔对应冷凝装置的成品液体出料流量，k0表示进入第一级精馏塔的液体物料总流量，ki表示第i级精馏塔对应冷凝装置的成品液体出料流量,k(i-1)表示第i-1级精馏塔对应冷凝装置的成品液体出料流量。

10、提取氯丙基三氯硅烷液体化合物在目标纯度对应目标产量下的各级精馏塔对应标准分离率、标准出料比例，分别记为k1i'、k2i'。

11、分析各级精馏塔的化合物分离系数其中l表示设定的偏差修正因子。

12、具体实施方式例中，所述对各级精馏塔的冷凝温度进行调控的方式为：将各级精馏塔的化合物分离系数与预设的标准分离系数进行对比，若某级精馏塔的化合物分离系数小于预设的标准分离系数，则获取该级精馏塔对应冷凝装置的气体进料流量和粗品气体回流流量。

13、将该级精馏塔对应冷凝装置的粗品气体回流流量与气体进料流量之间的比值记为该级精馏塔的冷凝粗糙率。

14、将该级精馏塔的冷凝粗糙率与冷凝粗糙率评估指标进行对比，当该级精馏塔的冷凝粗糙率大于冷凝粗糙率评估指标时，以作为该级精馏塔的冷凝温度调控值，κ'表示冷凝粗糙率评估指标，κ表示该级精馏塔的冷凝粗糙率，β表示设定的单位冷凝率偏差系数对应冷凝温度调控值。

15、按上述方式同理分析得到各级精馏塔的冷凝温度调控值。

16、具体实施方式例中，所述评估各级精馏塔的液相分布稳定系数内容包括：获取各级精馏塔对应各塔板位置，设定检测时间段，测量各级精馏塔对应各塔板位置在检测时间段内各检测时刻的液位高度，记为hijn，j表示塔板位置编号，j＝1,2,...,b，n表示检测时刻编号，n＝1,2,…,w。

17、将各级精馏塔对应各塔板位置在检测时间段内各检测时刻的液位高度与设定安全液位高度进行对比，若某级精馏塔对应某塔板位置在检测时间段内存在多个检测时刻的液位高度大于设定安全液位高度，则获取该级精馏塔对应该塔板位置在检测时间段内各检测时刻的液位高度hn，将其与预设液位下限值进行对比，若存在hn＜hmin，hmin为预设液位下限值，则获取该级精馏塔对应该塔板位置在检测时间段内液位高度低于液位下限值的各检测时刻，记为各低位检测时刻。

18、统计得到该级精馏塔对应该塔板位置在检测时间段内各低位检测时刻的液位高度hn'，n'为检测时间段内低位检测时刻编号，n'＝1',2',…,w'，分析该级精馏塔对应该塔板位置的液位影响因子其中h0为设定安全液位高度，e1表示存在hn＞h0情况，e2表示存在hn＜hmin情况，h'为超过安全液位高度时的设定参照液位偏差高度，h”为低于液位下限值时的设定参照液位偏差高度,e为自然常数，为逻辑非符号，∧为逻辑与符号。

19、统计得到各级精馏塔对应各塔板位置的液位影响因子，进而求和得到各级精馏塔的液位影响因子νi。

20、评估各级精馏塔的液相分布稳定系数其中δh表示相邻检测时刻之间的设定液位高度浮动值，w表示检测时刻数量，hij(n+1)表示第i级精馏塔对应第j个塔板位置在检测时间段内第n+1检测时刻的液位高度，b表示塔板位置数量。

21、具体实施方式例中，所述各级精馏塔的气相分布稳定系数评估方式为：获取各级精馏塔对应各塔板位置的各气相组分浓度cijm，m表示气相组分编号，m＝1,2,…,g。

22、基于各级精馏塔对应各塔板位置得到各级精馏塔对应各塔板布设高度hij，分析各级精馏塔的气相分布稳定系数，其中ci(j+1)m表示第i级精馏塔对应第j+1个塔板位置的第m气相组分浓度，c'm表示第m气相组分在单位高度差下的基础浓度偏差,δh、δc分别表示设定的相邻塔板对应布设高度参照值和气相组分浓度参照变化值,hi(j+1)表示第i级精馏塔对应第j+1个塔板布设高度，表示设定气相分布稳定系数偏差修正因子，m表示气相组分数量。

23、将ηi和μi代入综合计算公式得到各级精馏塔的分离稳定指数，进而将各级精馏塔的分离稳定指数与预设的分离稳定指数适宜值进行对比，若某级精馏塔的分离稳定指数小于预设的分离稳定指数适宜值，则对该级精馏塔加热温度进行调控。

24、具体实施方式例中，所述精馏塔的加热温度调控过程如下：在各级精馏塔内壁均匀布设各加热点，获取各级精馏塔对应各加热点在检测时间段内各检测时刻的测量温度tij'n，提取各级精馏塔对应各加热点在检测时间段内检测结束时刻的测量温度，作为各级精馏塔对应各加热点的断点温度t(ij')，j'表示加热点编号，j'＝1',2',…,b'。

25、分析各级精馏塔的温度异常度其中b'为加热点数量，δt为两个检测时刻对应的设定温度变化允许值，ti为第i级精馏塔对应适宜温度，ζ为设定温度异常偏差补偿因子，进而将各级精馏塔的温度异常度与预设温度异常度阈值进行对比，若某级精馏塔的温度异常度大于预设温度异常度阈值，则获取该级精馏塔对应各加热点在检测时间段内各检测时刻的测量温度t″j'n，并提取该级精馏塔对应适宜温度t″。

26、按加热点的布设位置从高至低的顺序对各加热点的温度补偿因子进行逐级递增设置，得到该级精馏塔对应各加热点的温度补偿因子yj'，进而以作为该级精馏塔对应各加热点的温度调控值,t(j')表示该级精馏塔对应第j'个加热点的断点温度。

27、具体实施方式例中，所述评估各级精馏塔的气压分布异常指数的评估方法为：在各级精馏塔的塔身外表面均匀布设各压力测量点，实时监测各级精馏塔对应各压力测量点的压力值，分析各级精馏塔的压力值均衡系数ε1i。

28、采集各级精馏塔的热成像图片，对各级精馏塔热成像图片进行分析，得到各级精馏塔的热量分布均匀系数ε2i。

29、由分析公式得到各级精馏塔的气压分布异常指数。

30、具体实施方式例中，所述对各级精馏塔的气压分布状态进行预警相应步骤为：将各级精馏塔的气压分布异常指数与预设气压分布异常预警指数进行对比，当某级精馏塔的气压分布异常指数大于预设气压分布异常预警指数时，对该级精馏塔的气压分布状态进行预警。

31、相较于现有技术，本发明的有益效果如下：(1)本发明通过实时检测各级精馏塔的分离率和出料比例，分析各级精馏塔的化合物分离系数，可以了解各级精馏塔在分离不同化合物时的表现，同时，对各级精馏塔的冷凝温度进行调控，可以确保冷凝效果在预期范围内，如果某个精馏塔的分离效果较差，可以根据分离率和出料比例定位到具体的故障位置，避免分离过程中冷凝不足导致分离效果下降，从而提高精馏塔的工作效率和产品质量。

32、(2)本发明通过检测各级精馏塔的液位高度和气相组成浓度，分析各级精馏塔的液相和气相分布稳定系数，进而基于加热点的温度变化和布设位置，对各级精馏塔中各加热点的温度进行针对性调控，使得各级精馏塔内的液相和气相能够更好地分离，从而提高整个精馏过程的效率。同时，通过优化加热点的温度分布，可以实现更加节能高效的精馏过程，降低能耗。

33、(3)本发明通过采集各级精馏塔的热成像图片，评估各级精馏塔的气压分布异常指数，对各级精馏塔的气压分布状态进行预警监测，当精馏塔内的压力过高时，可能存在精馏塔破裂的风险，故而需要提前检测异常情况来避免潜在的危险。